JPH11350169A - ウエットエッチング装置およびウエットエッチングの方法 - Google Patents
ウエットエッチング装置およびウエットエッチングの方法Info
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- JPH11350169A JPH11350169A JP19943298A JP19943298A JPH11350169A JP H11350169 A JPH11350169 A JP H11350169A JP 19943298 A JP19943298 A JP 19943298A JP 19943298 A JP19943298 A JP 19943298A JP H11350169 A JPH11350169 A JP H11350169A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ウエットエッチングにおいて異方性エッチング
のできるエッチング装置とその製造方法を提供し、これ
によって微細寸法の加工を行い、大量生産することによ
り均質な精密部品を安価に提供する。 【解決手段】加圧した薬液をノズルから噴出させ、これ
を試料表面に垂直に当てる構成部をもち、薬液が加工部
に加圧されずにそのままとどまっているとサイドエッチ
が進行し異方性エッチングがくずれるので、加工後の薬
液を高圧ガスで試料表面から飛散させる機構、あるいは
薬液を中和する機構を持つエッチング装置。
のできるエッチング装置とその製造方法を提供し、これ
によって微細寸法の加工を行い、大量生産することによ
り均質な精密部品を安価に提供する。 【解決手段】加圧した薬液をノズルから噴出させ、これ
を試料表面に垂直に当てる構成部をもち、薬液が加工部
に加圧されずにそのままとどまっているとサイドエッチ
が進行し異方性エッチングがくずれるので、加工後の薬
液を高圧ガスで試料表面から飛散させる機構、あるいは
薬液を中和する機構を持つエッチング装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体結晶、金属
およびガラス板などの材料を薬液でウエットエッチング
する装置とその製造方法に関する。
およびガラス板などの材料を薬液でウエットエッチング
する装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体結晶、金属および絶縁膜などの材
料を精密に微細加工する製造工程ではウエットエッチン
グが多用され、現在も重要な技術の一つとして位置付け
られている。ウエットエッチングは試料表面に任意の凹
凸パターンを形成したり、試料表面の鏡面仕上げや基板
研磨に使われている。凹凸の形状は通常、試料表面にホ
トレジストでパターンを形成し、これをマスクにして試
料の材料をウエットエッチングすることによって大量に
得られるので、ウエットエッチングは低コストの簡便な
加工技術である。
料を精密に微細加工する製造工程ではウエットエッチン
グが多用され、現在も重要な技術の一つとして位置付け
られている。ウエットエッチングは試料表面に任意の凹
凸パターンを形成したり、試料表面の鏡面仕上げや基板
研磨に使われている。凹凸の形状は通常、試料表面にホ
トレジストでパターンを形成し、これをマスクにして試
料の材料をウエットエッチングすることによって大量に
得られるので、ウエットエッチングは低コストの簡便な
加工技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエッ
トエッチングは等方性エッチングであるため、マスク端
はアンダーエッチングされ、いわゆるサイドエッチング
量が大きく、マスク寸法通りの加工ができない欠点があ
った。このため、従来のウエットエッチングでは数μｍ
の深さの加工には数μｍのパターン寸法までが限界とさ
れ、これよりも微細な加工は高価なドライエッチング装
置を用いた技術で行われている。また、従来のウエット
エッチングでは一般に精密加工を行う場合にはエッチン
グ速度を極端に小さくするため、加工時間が長くなった
り、マスクと試料の密着性が劣化し、エッチングの不良
率が増えてコスト高になる欠点があった。このため、本
発明はウエットエッチングにおいて異方性エッチングの
できるエッチング装置とその製造方法を提供し、これに
よって微細寸法の加工を行い、大量生産することにより
均質な精密部品を安価に提供することを目的としてい
る。
トエッチングは等方性エッチングであるため、マスク端
はアンダーエッチングされ、いわゆるサイドエッチング
量が大きく、マスク寸法通りの加工ができない欠点があ
った。このため、従来のウエットエッチングでは数μｍ
の深さの加工には数μｍのパターン寸法までが限界とさ
れ、これよりも微細な加工は高価なドライエッチング装
置を用いた技術で行われている。また、従来のウエット
エッチングでは一般に精密加工を行う場合にはエッチン
グ速度を極端に小さくするため、加工時間が長くなった
り、マスクと試料の密着性が劣化し、エッチングの不良
率が増えてコスト高になる欠点があった。このため、本
発明はウエットエッチングにおいて異方性エッチングの
できるエッチング装置とその製造方法を提供し、これに
よって微細寸法の加工を行い、大量生産することにより
均質な精密部品を安価に提供することを目的としてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ウエットエッチングで異
方性エッチングを行うためには試料表面を垂直に削る異
方性成分が必要である。この目的を達成するために本発
明の基本とするエッチング装置は加圧した薬液をノズル
から噴出させ、これを試料表面に垂直に当てる構成部を
もつことを基本としている。実験によると垂直に噴出し
た薬液の圧力は高いほど試料材料を削るエッチング速度
が速くなり、大気との差圧を１気圧以上に加圧して用い
ると、薬液だけに浸ける従来法に比べて２倍以上に速く
できることがわかった。これは薬液の分子の運動エネル
ギによって化学反応が促進され通常よりも削られやすく
なるためと推察できる。薬液が加工部に加圧されずにそ
のままとどまっているとサイドエッチが進行し異方性エ
ッチングがくずれるので、加工後の薬液を高圧ガスで試
料表面から飛散させる機構、あるいは薬液を中和する機
構を持った装置構成が本発明の特徴の一つである。エッ
チングノズルから噴出した薬液（キャリヤガスを含む場
合もある）は試料表面のいたるところに飛散するので、
これらを除去するには高圧ガスを噴き出す乾燥用ノズル
を設置した構成になる。あるいは、試料表面に中和液を
供給し加工後の薬液を中和する機能を設置した構成にな
る。中和液は表面に張っておいてもノズルから供給して
もよい。
方性エッチングを行うためには試料表面を垂直に削る異
方性成分が必要である。この目的を達成するために本発
明の基本とするエッチング装置は加圧した薬液をノズル
から噴出させ、これを試料表面に垂直に当てる構成部を
もつことを基本としている。実験によると垂直に噴出し
た薬液の圧力は高いほど試料材料を削るエッチング速度
が速くなり、大気との差圧を１気圧以上に加圧して用い
ると、薬液だけに浸ける従来法に比べて２倍以上に速く
できることがわかった。これは薬液の分子の運動エネル
ギによって化学反応が促進され通常よりも削られやすく
なるためと推察できる。薬液が加工部に加圧されずにそ
のままとどまっているとサイドエッチが進行し異方性エ
ッチングがくずれるので、加工後の薬液を高圧ガスで試
料表面から飛散させる機構、あるいは薬液を中和する機
構を持った装置構成が本発明の特徴の一つである。エッ
チングノズルから噴出した薬液（キャリヤガスを含む場
合もある）は試料表面のいたるところに飛散するので、
これらを除去するには高圧ガスを噴き出す乾燥用ノズル
を設置した構成になる。あるいは、試料表面に中和液を
供給し加工後の薬液を中和する機能を設置した構成にな
る。中和液は表面に張っておいてもノズルから供給して
もよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるウエットエッ
チング装置の主要部を側面からみた一実施例である。マ
スクパターン２を形成した試料１は移動機構部１０に固
定され、この試料表面に対向してエッチングノズル４が
配置されている。エッチングノズル４からは高圧窒素ガ
ス６とエッチング用薬液５、５’が噴出され、これによ
って被エッチング部３が加工される。また、乾燥用ノズ
ル７は試料表面に残った薬液を飛散させ、乾燥するため
のもので、ここから乾燥用高圧窒素ガス８が試料表面に
供給される。エッチングノズル４の噴き出し口の形状は
丸状、もしくは帯状であって、試料全面にわたって均一
なエッチングができるように、この形状に応じて移動機
構部１０の掃引が行われる。この機構は相対的な動きが
あればよいので、試料を固定して、ノズルを掃引しても
よい。乾燥用ノズル７は試料の全面に薬液をとどめない
ために帯状の噴き出し口の形状が好ましい。図１ではエ
ッチングノズル４は高圧窒素ガス６とエッチング用薬液
５、５’を個別に供給する形状の例を示したが、これは
どちらから供給してもよく、また、ノズルの口は１つに
して、１箇所から加圧した薬液や、高圧窒素ガスを一緒
にした薬液を噴出させてもよい。高圧ガスは窒素に限定
されず、圧縮空気等を用途に応じて適用してもよい。
チング装置の主要部を側面からみた一実施例である。マ
スクパターン２を形成した試料１は移動機構部１０に固
定され、この試料表面に対向してエッチングノズル４が
配置されている。エッチングノズル４からは高圧窒素ガ
ス６とエッチング用薬液５、５’が噴出され、これによ
って被エッチング部３が加工される。また、乾燥用ノズ
ル７は試料表面に残った薬液を飛散させ、乾燥するため
のもので、ここから乾燥用高圧窒素ガス８が試料表面に
供給される。エッチングノズル４の噴き出し口の形状は
丸状、もしくは帯状であって、試料全面にわたって均一
なエッチングができるように、この形状に応じて移動機
構部１０の掃引が行われる。この機構は相対的な動きが
あればよいので、試料を固定して、ノズルを掃引しても
よい。乾燥用ノズル７は試料の全面に薬液をとどめない
ために帯状の噴き出し口の形状が好ましい。図１ではエ
ッチングノズル４は高圧窒素ガス６とエッチング用薬液
５、５’を個別に供給する形状の例を示したが、これは
どちらから供給してもよく、また、ノズルの口は１つに
して、１箇所から加圧した薬液や、高圧窒素ガスを一緒
にした薬液を噴出させてもよい。高圧ガスは窒素に限定
されず、圧縮空気等を用途に応じて適用してもよい。
【０００６】図１の装置を用いてマイクロマシーン用Ｓ
ｉ部品を異方性エッチングで形成する方法例を以下に述
べる。まず、Ｓｉの試料表面にＳｉＯ２膜を形成し、こ
の上にホトレジスト層を塗布し、ホトリソグラフィによ
りマスクパターンを形成する。次にこの試料をエッチン
グ装置に設置してエッチングを行う。ＳｉＯ２膜はＨＦ
系の薬液、ＳｉはＫＯＨ水溶液の薬液を用いる。試料表
面にエッチングノズルから垂直に上記の薬液を噴出し、
まず、ＳｉＯ２膜を、続いてＳｉを加工する。飛散した
薬液が試料表面に残留しないよう乾燥用ノズルから高純
度の高圧窒素ガスを表面に吹き付ける。薬液の圧力は
１．５気圧以上からエッチング速度が上昇し、生産性向
上にとって適当である。この方法でＳｉの加工形状はマ
スクパターンの寸法通りになり、ほぼ垂直の断面形状を
もった高アスペクト比の孔が得られた。
ｉ部品を異方性エッチングで形成する方法例を以下に述
べる。まず、Ｓｉの試料表面にＳｉＯ２膜を形成し、こ
の上にホトレジスト層を塗布し、ホトリソグラフィによ
りマスクパターンを形成する。次にこの試料をエッチン
グ装置に設置してエッチングを行う。ＳｉＯ２膜はＨＦ
系の薬液、ＳｉはＫＯＨ水溶液の薬液を用いる。試料表
面にエッチングノズルから垂直に上記の薬液を噴出し、
まず、ＳｉＯ２膜を、続いてＳｉを加工する。飛散した
薬液が試料表面に残留しないよう乾燥用ノズルから高純
度の高圧窒素ガスを表面に吹き付ける。薬液の圧力は
１．５気圧以上からエッチング速度が上昇し、生産性向
上にとって適当である。この方法でＳｉの加工形状はマ
スクパターンの寸法通りになり、ほぼ垂直の断面形状を
もった高アスペクト比の孔が得られた。
【０００７】図２は本発明によるウエットエッチング装
置の主要部を側面からみた別の実施例である。マスクパ
ターン２２を形成した試料２１は移動機構部２０に固定
され、この試料表面に対向してエッチングノズル２４が
配置されている。エッチングノズル２４からは高圧窒素
ガス２６とエッチング用薬液２５、２５’が噴出され、
これによって被エッチング部２３が加工される。また、
試料表面にはエッチング用薬液を中和するための中和液
２９があり、これは中和用ノズルから試料表面に供給し
ても、中和液に試料を浸たしてあってもよい。エッチン
グノズル２４の噴き出し口の形状や移動部機構は図１の
説明で述べたものと同様である。
置の主要部を側面からみた別の実施例である。マスクパ
ターン２２を形成した試料２１は移動機構部２０に固定
され、この試料表面に対向してエッチングノズル２４が
配置されている。エッチングノズル２４からは高圧窒素
ガス２６とエッチング用薬液２５、２５’が噴出され、
これによって被エッチング部２３が加工される。また、
試料表面にはエッチング用薬液を中和するための中和液
２９があり、これは中和用ノズルから試料表面に供給し
ても、中和液に試料を浸たしてあってもよい。エッチン
グノズル２４の噴き出し口の形状や移動部機構は図１の
説明で述べたものと同様である。
【０００８】図２の装置を用いてＴｉのマイクロメッシ
ュ部品を異方性エッチングで形成する方法例を以下に述
べる。まず、Ｔｉ板の試料表面にホトレジスト層を形成
し、ホトリソグラフィによりマスクパターンを形成す
る。次にこの試料をエッチング装置に設置してエッチン
グを行う。エッチングノズルから試料表面に垂直に噴出
する薬液はＨＦの水溶液で、この圧力は約３気圧と高く
し、高速に加工する。試料表面には中和液が張ってあ
り、エッチングはエッチングノズルから噴出した領域だ
けが進行し、飛散した薬液や中和液は中和されて反応が
なくなる。厚さ約１０μｍのＴｉ板に５μｍ□の垂直形
状の貫通孔が得られ精度の高いマイクロメッシュが容易
に得られた。
ュ部品を異方性エッチングで形成する方法例を以下に述
べる。まず、Ｔｉ板の試料表面にホトレジスト層を形成
し、ホトリソグラフィによりマスクパターンを形成す
る。次にこの試料をエッチング装置に設置してエッチン
グを行う。エッチングノズルから試料表面に垂直に噴出
する薬液はＨＦの水溶液で、この圧力は約３気圧と高く
し、高速に加工する。試料表面には中和液が張ってあ
り、エッチングはエッチングノズルから噴出した領域だ
けが進行し、飛散した薬液や中和液は中和されて反応が
なくなる。厚さ約１０μｍのＴｉ板に５μｍ□の垂直形
状の貫通孔が得られ精度の高いマイクロメッシュが容易
に得られた。
【０００９】以上、ウエットエッチングで異方性エッチ
ングを行う実施例を述べたが、本発明の主旨から、エッ
チングノズルから噴出される薬液は液体のみに限定され
ることはなく、液体と固体の混合液であってもよいこと
を付言する。この場合の固体は薬液を低温化にして発生
した固形物であったり、薬液に添加した微粒子であって
もよい。また、試料表面に薬液が残らない程度の速度で
試料を高速回転しながら、エッチングノズルから薬液を
噴出してエッチングする装置でも異方性エッチングがで
きることも付言する。この場合は均一な加工をするため
にエッチングノズルに移動機構部が付加されている。本
発明による異方性形エッチングはドライエッチングに比
べて装置の構成が簡単であり低コストで実現できる特徴
がある。また、加工歪が試料に残らないので半導体素子
の製造装置として特に有効である。本発明の装置では活
性のエッチング液が試料表面に残留しないのでエッチン
グマスクの劣化が少なく、また、エッチング速度の大き
な薬液も使用できるので、加工時間が短縮でき、部品の
製造単価を安くできる特徴がある。本発明の装置および
製造方法によって高精度を要求されるマイクロマシーン
などの部品を低コストで提供できる見通しが得られた。
ングを行う実施例を述べたが、本発明の主旨から、エッ
チングノズルから噴出される薬液は液体のみに限定され
ることはなく、液体と固体の混合液であってもよいこと
を付言する。この場合の固体は薬液を低温化にして発生
した固形物であったり、薬液に添加した微粒子であって
もよい。また、試料表面に薬液が残らない程度の速度で
試料を高速回転しながら、エッチングノズルから薬液を
噴出してエッチングする装置でも異方性エッチングがで
きることも付言する。この場合は均一な加工をするため
にエッチングノズルに移動機構部が付加されている。本
発明による異方性形エッチングはドライエッチングに比
べて装置の構成が簡単であり低コストで実現できる特徴
がある。また、加工歪が試料に残らないので半導体素子
の製造装置として特に有効である。本発明の装置では活
性のエッチング液が試料表面に残留しないのでエッチン
グマスクの劣化が少なく、また、エッチング速度の大き
な薬液も使用できるので、加工時間が短縮でき、部品の
製造単価を安くできる特徴がある。本発明の装置および
製造方法によって高精度を要求されるマイクロマシーン
などの部品を低コストで提供できる見通しが得られた。
【００１０】
【発明の効果】（１）試料表面に垂直に薬液を噴出し、
飛散した薬液を処理することにより、ウエットエッチン
グで異方性加工ができるようになり、微細加工に対応で
きるようになった。 （２）本発明の装置は低コストで製造でき、加工時間の
短縮により部品の製造単価を安くでき、高精度の部品を
低コストで提供できる見通しが得られた。
飛散した薬液を処理することにより、ウエットエッチン
グで異方性加工ができるようになり、微細加工に対応で
きるようになった。 （２）本発明の装置は低コストで製造でき、加工時間の
短縮により部品の製造単価を安くでき、高精度の部品を
低コストで提供できる見通しが得られた。
【図１】本発明の１実施例であるウエットエッチング装
置の主要部の側面図。
置の主要部の側面図。
【図２】本発明の他の実施例であるウエットエッチング
装置の主要部の側面図。
装置の主要部の側面図。
１、２１…試料 ２、２２…マスクパターン ３、２３…被エッチング部 １０、２０…移動機構部 ４、２４…エッチングノズル ５、５’、２５、２５’…エッチング用薬液 ６、２６…高圧窒素ガス ７…乾燥用ノズル ８…乾燥用高圧窒素ガス ２９…中和液
Claims (6)
- 【請求項１】 試料をウエットエッチングする装置にお
いて、加圧した薬液をエッチングノズルから試料表面に
噴出させる機構を持った構成であることを特徴としたウ
エットエッチング装置。 - 【請求項２】 加圧した薬液は高圧ガスの噴出によって
形成されることを特徴とした請求項１記載のウエットエ
ッチング装置。 - 【請求項３】 噴出後に試料表面に飛散した薬液を高圧
ガスの噴射によって試料表面から除去させる機構を持っ
た構成であることを特徴とした請求項１と２記載のウエ
ットエッチング装置。 - 【請求項４】 噴出後に試料表面に飛散した薬液を中和
液で中和させる機構を持った構成であることを特徴とし
た請求項１と２記載のウエットエッチング装置。 - 【請求項５】 試料表面にマスクパターンを形成する工
程と、試料を請求項３記載のウエットエッチング装置に
設置する工程と、試料表面にエッチングノズルから加圧
した薬液を噴出し、飛散した薬液が試料表面に残留しな
いよう乾燥用ノズルから高純度の高圧窒素ガスを表面に
吹き付ける工程とを基本として試料表面をエッチングす
ることを特徴としたウエットエッチングの方法。 - 【請求項６】 試料表面にマスクパターンを形成する工
程と、試料を請求項４記載のウエットエッチング装置に
設置する工程と、試料表面にエッチングノズルから加圧
した薬液を噴出し、飛散した薬液を試料表面で中和液で
中和させる工程とを基本として試料表面をエッチングす
ることを特徴としたウエットエッチングの方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19943298A JPH11350169A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | ウエットエッチング装置およびウエットエッチングの方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19943298A JPH11350169A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | ウエットエッチング装置およびウエットエッチングの方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350169A true JPH11350169A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=16407731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19943298A Pending JPH11350169A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | ウエットエッチング装置およびウエットエッチングの方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11350169A (ja) |
Cited By (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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